Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

1,1-Bis(3'-indolyl)-1-(p-substitutedphenyl)methanes containing ptrifluoromethyl (DIM-C-pPhCF3), p-t-butyl (DIM-C-pPhtBu), and phenyl (DIM-CpPhC6H5) substituents have been identified as a new class of peroxisome proliferatoractivated receptor γ (PPARγ) agonists that exhibit antitumorigenic activity. In this study, the PPARγ-active compounds decreased HT-29, HCT-15, RKO, HCT116 and SW480 colon cancer cell survival and KU7 and 253JB-V33 bladder cancer cell survival. In HT- 29, HCT-15, SW480 and KU7 cells, the PPARγ agonists induced caveolin-1 expression and this induction was significantly downregulated after cotreatment with the PPARγ antagonist GW9662. Since overexpression of caveolin-1 is known to suppress cancer cell and tumor growth, the growth inhibitory effects of the DIM compounds in these cell lines are associated with PPARγ-dependent induction of caveolins. These PPARγ-active compounds did not induce caveolin-1 in HCT-116 cells. However, these compounds induced NSAID-activated gene-1 (NAG-1) and apoptosis in this cell line. This represents a novel receptor-independent pathway for C-DIM-induced growth inhibition and apoptosis in colon cancer cells. In SW480 colon cancer cells 2.5-7.5 μM C-DIMs induced caveolin-1 whereas high concentrations (10 μM) induced pro-apoptotic NAG-1 expression. In athymic nude mice bearing SW480 cell xenografts DIM-C-pPhC6H5 inhibited tumor growth and immunohistochemical staining of the tumors show induction of apoptosis and NAG-1 expression. Thus, the PPARγ-active compounds induce both receptor-dependent and-independent responses in SW480 cells which are separable over a narrow range of concentrations and this dual mechanism of action enhances their antiproliferative and anticancer activities. Similar results were obtained for another structural class of PPARγ agonists namely 2-cyano-3,12-dioxoolean-1,9-dien-28-oic acid (CDDO) and the corresponding methyl (CDDO-Me) and imidazole (CDDO-Im) esters. Structure-activity studies show that 1,1-bis(3'-indolyl)-1-(psubstitutedphenyl) methanes containing p-trifluoromethyl (DIM-C-pPhCF3), hydrogen (DIM-C-pPh) and p-methoxy (DIM-C-pPhOCH3) substituents activate Nur77 and induce apoptosis in pancreatic, prostate, and breast cancer cell lines. Nur77 agonists activate the nuclear receptor, and downstream responses include decreased cell survival, induction of cell death pathways including tumor necrosis factor related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and PARP cleavage. Nur77 agonists also inhibit tumor growth in vivo in athymic nude mice bearing Panc-28 cell xenografts.

Parkinson’s disease (PD) is characterized by the progressive loss of dopamine (DA) neurons in the substantia nigra pars compacta (SNc). Mechanisms regulating this neurodegeneration, however, are unclear. Evidence from PD pathology and models of PD, indicate mitochondrial disfunction triggers several death signalling pathways. Accordingly, in vivo and in vitro mitochondrial stress models of PD were employed to explore the role of two divergent molecular influences on dopaminergic neuronal survival. We examined neuroinflammatory and death signalling pathways arising from MPTP-induced mitochondrial stress. Interferon-gamma (IFN-ɣ) is a cytokine known to activate cellular components of inflammation, including microglia of the central nervous system (CNS). Results of a screen for cytokines in PD patient plasma revealed elevated levels of IFN-ɣ, suggesting a correlation between IFN-ɣ and PD associated DA cell death. In an MPTP mouse model of PD, germline deletion of IFN-ɣ improved survival of DA neurons and the nigrostriatal system, along with a reduction in microglia activation. Employing a survival co-culture system of neurons and microglia, it was found that neutralizing IFN-ɣ reduced DA cell loss induced by the mitochondrial complex I inhibitor, rotenone. DA cell death required localized microglia, activated through the IFN-ɣ-receptor (IFN-ɣ-R), with DA survival inversely proportional to IFN-ɣ expression, found to be up-regulated following rotenone. Investigation of the calpain-Cdk5-MEF2 signalling pathway in the MPTP model of DA cell death, motivated an examination of the nuclear orphan receptor, Nur77, following a review of potential MEF2 regulatory targets. MPTP induced a reduction in Nur77 mRNA from basal ii levels in SNc tissue, further regulated by ectopic Nur77 expression. These results strengthened our new model of MEF2 Nur77 regulation in DA neurons. In MPP+/MPTP DA survival experiments, loss in germline Nur77 expression presented an elevation in DA neuronal death both in vitro and in vivo, with a greater impairment in the nigrostriatal circuitry in comparison with normal expressing animals and cells. Dopaminergic supersensitivity related to Nur77 deficiency was attenuated with the ectopic expression of AV-Nur77 in vivo. These opposing mediators of survival yield new mechanisms by which DA neurons die, suggesting a mutitargeting approach to halt the progression of DA cell death.

It is widely accepted that activating mutations of genes encoding the Notch family of transmembrane receptors, specifically Notch1, are associated with oncogenic transformation. Previous data from our lab has shown that an active form of Notch1 (NICD) provides protection against apoptosis in D011.10 T cells; and that this effect may be attributed to NICD binding the pro-apoptotic protein Nur77. Nur77 is an immediate early gene that is upregulated during both negative selection of thymocytes and activation-induced apoptosis in D011.10 T cells. Nur77 upregulation is tightly regulated and requires MEF2D, NFAT, and the transcriptional co-activator, p300, to effectively respond to apoptotic stimuli. Here, we show that NICD has the ability to interfere with the transcription of Nur77, and that this interference is directly related to the inability of p300 to bind the Nur77 promoter in the presence of NICD. We also show that blocking Notch activation, through inhibition of gamma secretase or shRNA directed against Notch1, in T cell acute lymphoblastic leukemia (T-ALL) cell lines restores Nur77 expression in response to apoptotic stimuli. These observations support a mechanism by which NICD over-expression can suppress the activation of a known pro-apoptotic molecule, and further suggests this mechanism may operate in T-ALL.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le récepteur nucléaire orphelin NGFI-B s'est démarqué des autres récepteurs nucléaires par sa capacité à lier I'ADN sous la forme de monomère. L'importance de ce facteur de transcription a été mise en évidence par son rôle dans l'apoptose des cellules T et par son implication à tous les niveaux de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (axe HHS). Le stress induit une cascade neuroendocrinienne qui débute, au niveau de l'hypothalamus, par la sécrétion de CRH qui induit l'expression de NGFI-B dans les cellules corticotrophes de l'hypophyse, et NGFI-B à son tour induit la transcription du gène de la proopiomélanocortine (POMC) en liant un élément de réponse aux facteurs Nur, le NurRE. Cet élément de réponse a la particularité de lier des dimères de Nur77. La POMC est le précurseur de l'ACTH qui est le stimulus majeur de la synthèse des glucocorticoïdes. Les glucocorticoïdes activent ou répriment la transcription de différents gènes importants pour le métabolisme en liant un récepteur nucléaire (GR). Une surexpression de glucocorticoïdes peut avoir des conséquences néfastes sur l'organisme. Aussi régulent-ils leur propre synthèse en exerçant une rétro-inhibition de l'axe HHS en inhibant l'expression et la sécrétion du CRH et de la POMC/ACTH. Les glucocorticoïdes inhibent la transcription de la POMC induite par le CRH en agissant au niveau du NurRE en antagonisant l'activité transcriptionnelle de NGFI-B. Le but de cette étude consistait à déterminer les mécanismes qui sont sous-jacents à l'antagonisme transcriptionnel entre NGFI-B et GR. Nous avons émis l'hypothèse qu'une interaction protéine/protéine directe ou indirecte (séquestration d'un cofacteur commun aux deux récepteurs nucléaires) entre NGFI-B et GR est impliquée dans la répression de la transcription de la POMC. Afin de vérifier cette hypothèse nous avons utilisé des techniques qui permettent d'étudier la nature des interactions entre deux protéines. Ainsi, nous avons démontré une interaction directe entre NGFI-B et GR via leurs domaines de liaison à l'ADN. Cette interaction s'applique aux autres membres de la famille Nur. Nous avons également démontré que GR interagit avec NGFI-B sous la forme de monomère. En parallèle, nous avons observé que l'activité transcriptionnelle de NGFI-B est stimulée par des coactivateurs de la famille SRC et par CBP. Nous avons observé que les dimères ont une capacité plus grande à recruter les coactivateurs que les monomères. Certains résultats expérimentaux suggèrent que l'antagonisme transcriptionnel entre NGFI-B et GR puisse s'appliquer à la régulation de la transcription du gène codant pour le CRH. De plus, il a été démontré que dans les cellules T, les glucocorticoïdes bloquent l'apoptose induite par l'activation du TCR en antagonisant l'activité transcriptionnelle de NGFI-B. Ceci reflète l'importance de l'identification de ce nouveau mécanisme d'action des glucocorticoïdes. De plus, ce mécanisme est similaire à celui qui avait été démontré dans le contrôle de ['expression des gènes impliqués dans la réponse inflammatoire et/ou immunitaire où GR antagonise l'activité transcriptionnelle de NF-KBetAP-1.

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique. / Tardive dyskinesia (TD) is a potentially disabling and irreversible motor complication including all persistent, abnormal, involuntary movements, classicaly caused by the chronic therapy with typical antipsychotic drugs (haloperidol, fluphenazine). Atypical antipsychotic drugs like clozapine have been introduced because they showed little potential to induce TD, raising the hope to completely eradicate this complication. However, it has been later shown that these drugs have several serious metabolic side- effects and that some atypical molecules are as responsible as typical drugs for inducing TD. Besides, the typical drugs are still widely prescribed in a large spectrum of disorders. For all these reasons, TD still constitutes a major challenge for psychotic disorders treatments especially that the pathophysiology of TD remains elusive and therapeutics are difficult. Based on rodent experiments, it was proposed that dopamine D2 receptor hypersensitivity could be responsible for TD. However, this hypothesis lacks strong support in humans. We suggest, in this thesis, that TD is associated with the hypersensitivity of other receptors, than D2. To investigate the neurochemical basis of TD, we chronically exposed 23 adult capuchin monkeys to haloperidol (median 18.5 months, N=11) or clozapine (median 6 months, N=6). Six unmedicated animals were used as controls. Five haloperidol-treated animals developed mild TD movements, and no TD was observed in the clozapine group. Using receptor autoradiography, we measured dopamine D1, D2, D3 and mGluR5 receptor levels. We also examined the D3 receptor/preprotachykinin mRNA co-expression, and quantified enkephalin and Nur77 mRNA levels, in striatal sections. Unlike clozapine, haloperidol strongly induced dopamine D3 receptor binding sites in the anterior striatum, particularly in TD animals, and binding levels positively correlated with TD intensity. In contrast, D2 receptor binding was comparable to controls, and dopamine D1 receptor binding reduced in the anterior (haloperidol and clozapine) and posterior (clozapine) putamen. Preprotachykinin mRNA-labeled cell count was unaffected by either haloperidol or clozapine, enkephalin mRNA widely increased in all animals, but to a greater extent in TD-free animals. Nur77 mRNA levels in the caudate-putamen were strongly up regulated iv in animals exposed to haloperidol but were spared following clozapine treatment. Interestingly, within the haloperidol-treated group, TD-free animals showed higher Nur77 expression in putamen sub territories compared with dyskinetic animals. These results corroborate our hypersensitivity hypothesis, and indicate that an imbalance between the striatal pathways could contribute to the pathophysiology of TD.

Les dyskinésies tardives (DT) sont des troubles moteurs associés à l’utilisation chronique des antagonistes des récepteurs dopaminergiques D2 tels que les antipsychotiques et le métoclopramide. Ces dyskinésies correspondent à une incoordination motrice portant préférentiellement sur la musculature oro-faciale. La gestion des DT s'est imposée comme défi de santé publique surtout en l’absence d’une alternative thérapeutique efficace et abordable. L’hypothèse classiquement avancée pour expliquer la physiopathologie des DT inhérente au traitement par les antipsychotiques s’articule autour de l’hypersensibilité des récepteurs dopaminergiques D2, cibles principales de ces molécules. Néanmoins, plusieurs données remettent la véracité de cette hypothèse en question. Hypothèse: nous proposons que le blocage chronique des récepteurs dopaminergiques soit effectivement responsable d’un phénomène d’hypersensibilisation mais contrairement à l’hypothèse classique, cette hypersensibilisation porterait sur des paramètres de la transmission dopaminergique autres que les récepteurs D2. De même nous postulons que cette hypersensibilisation se traduirait par des altérations des cascades signalétiques au niveau des cellules du striatum. Ces altérations aboutissent à des changements portant sur le récepteur nucléaire (Nur77), qui est hautement associé au système dopaminergique; l’induction de ces récepteurs déclencherait des cascades associées à la compensation ou à la genèse des DT. Matériels et méthodes: 23 femelles Cebus apella, réparties en 3 groupes: groupe halopéridol, groupe clozapine, et groupe contrôle, ont été exposées aux traitements respectifs pendant 6-36 mois. Après l’analyse comportementale, les animaux ont été décapités et leurs cerveaux isolés pour fin d’analyse. Hybridation in situ: nous avons fait appel à cette technique pour mesurer l’expression de l’ARNm de Nur77 et du neuropeptide enképhaline. Hybridation in situ double: nous avons exploités cette technique pour identifier les populations neuronales exprimant les récepteurs dopaminergiques D3 et localiser leur éventuelle induction. Autoradiographies des récepteurs dopaminergiques D1, D2 et D3 et autoradiographies des récepteurs i glutamatergiques mGluR5. Ces autoradiographies avaient pour objectif d’évaluer l’expression de ces différents récepteurs. Mutagenèse dirigée et transfection cellulaire: nous faisons appel à ces techniques pour reproduire le polymorphisme identifié au niveau de la région 3’UTR de l’ARNm Nur77 et évaluer l’impact que pourrait avoir ce polymorphisme sur la stabilité de l’ARNm Nur77 sinon sur l’expression de la protèine Nur77. Western Blot des kinases ERK 1 et 2: cette technique nous a servi comme moyen pour quantifier l’expression globale de ces kinases. Analyses statistiques: l’expression de l’ARNm Nur77 a été évaluée en utilisant l’analyse de la variance à un seul facteur (One way ANOVA). Nous avons procédé de la même façon pour mesurer l’expression des récepteurs D2, D3 et mGluR5. Résultats: le groupe des animaux traités par l’halopéridol montre une plus forte expression des récepteurs D3 par rapport aux sujets des autres groupes. Cette expression se produit au niveau des neurones de la voie directe. De plus, cette augmentation corrèle positivement avec la sévérité des DT. L’expression des récepteurs D2 et mGluR5 reste relativement inchangée entre les différents groupes, alors qu’un gradient d’expression a été observé pour le récepteur D1. Par ailleurs, Nur77 est induit par l’halopéridol, alors que son expression semble baisser chez les animaux traités par la clozapine. L’induction de l’expression de Nur77 par l’halopéridol est plus accrue chez les animaux non dyskinétiques. Les animaux traités par la clozapine démontrent une expression amoindrie de l’ARNm de Nur77 qui tend à être plus faible que l’expression de base. D’autre part, la présence du polymorphisme au niveau de la région 3’UTR semble affecter l’expression cellulaire de Nur77. Conclusion: ces résultats confortent notre hypothèse concernant l’existence d’un phénomène d’hypersensibilisation prenant place suite un traitement chronique par les antipsychotiques. Ce phénomène s’est traduit par une augmentation de l’expression des récepteurs D3 sans porter sur les récepteurs D2 tel que prôné classiquement. Cette hypersensibilisation des récepteurs D3 implique également l’existence d’un débalancement des voies striatales pouvant ainsi sous tendre l’apparition des DT. Ces résultats dévoilent ainsi un nouveau mécanisme qui pourrait contribuer à l’apparition des DT et pourraient permettre une meilleure gestion, nous l’espérons, des DT à l’échelle clinique. / Tardive dyskinesia (TD) is a potentially disabling and irreversible motor complication including all persistent, abnormal, involuntary movements, classicaly caused by the chronic therapy with typical antipsychotic drugs (haloperidol, fluphenazine). Atypical antipsychotic drugs like clozapine have been introduced because they showed little potential to induce TD, raising the hope to completely eradicate this complication. However, it has been later shown that these drugs have several serious metabolic side- effects and that some atypical molecules are as responsible as typical drugs for inducing TD. Besides, the typical drugs are still widely prescribed in a large spectrum of disorders. For all these reasons, TD still constitutes a major challenge for psychotic disorders treatments especially that the pathophysiology of TD remains elusive and therapeutics are difficult. Based on rodent experiments, it was proposed that dopamine D2 receptor hypersensitivity could be responsible for TD. However, this hypothesis lacks strong support in humans. We suggest, in this thesis, that TD is associated with the hypersensitivity of other receptors, than D2. To investigate the neurochemical basis of TD, we chronically exposed 23 adult capuchin monkeys to haloperidol (median 18.5 months, N=11) or clozapine (median 6 months, N=6). Six unmedicated animals were used as controls. Five haloperidol-treated animals developed mild TD movements, and no TD was observed in the clozapine group. Using receptor autoradiography, we measured dopamine D1, D2, D3 and mGluR5 receptor levels. We also examined the D3 receptor/preprotachykinin mRNA co-expression, and quantified enkephalin and Nur77 mRNA levels, in striatal sections. Unlike clozapine, haloperidol strongly induced dopamine D3 receptor binding sites in the anterior striatum, particularly in TD animals, and binding levels positively correlated with TD intensity. In contrast, D2 receptor binding was comparable to controls, and dopamine D1 receptor binding reduced in the anterior (haloperidol and clozapine) and posterior (clozapine) putamen. Preprotachykinin mRNA-labeled cell count was unaffected by either haloperidol or clozapine, enkephalin mRNA widely increased in all animals, but to a greater extent in TD-free animals. Nur77 mRNA levels in the caudate-putamen were strongly up regulated iv in animals exposed to haloperidol but were spared following clozapine treatment. Interestingly, within the haloperidol-treated group, TD-free animals showed higher Nur77 expression in putamen sub territories compared with dyskinetic animals. These results corroborate our hypersensitivity hypothesis, and indicate that an imbalance between the striatal pathways could contribute to the pathophysiology of TD.

Certains neuropeptides (enképhaline et neurotensine) sont des modulateurs du système dopaminergique. Chez les rongeurs, le traitement avec l’antipsychotique typique halopéridol (antagoniste des récepteurs D2), augmente fortement leurs niveaux d’ARNm dans le striatum, une structure centrale du système dopaminergique qui contrôle l’activité locomotrice. Comme l’halopéridol est associé avec de nombreux effets secondaires moteurs, on peut penser que la modulation des neuropeptides est possiblement un mécanisme d’adaptation visant à rétablir l’homéostasie du système dopaminergique après le blocage des récepteurs D2. Cependant, le mécanisme moléculaire de cette régulation transcriptionnelle n’est pas bien compris. Nur77 est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires orphelins qui agit en tant que gène d’induction précoce. Le niveau de son ARNm est aussi fortement augmenté dans le striatum suivant un traitement avec halopéridol. Plusieurs évidences nous suggèrent que Nur77 est impliqué dans la modulation transcriptionnelle des neuropeptides. Nur77 peut former des hétérodimères fonctionnels avec le récepteur rétinoïde X (RXR). En accord avec une activité transcriptionnelle d’un complexe Nur77/RXR, l’agoniste RXR (DHA) réduit tandis que l’antagoniste RXR (HX531) augmente les troubles moteurs induits par un traitement chronique à l’halopéridol chez les souris sauvages tandis que ces ligands pour RXR n’ont aucun effet chez les souris Nur77 nulles. Nos travaux ont révélé que l’antagoniste RXR (HX531) réduit l’augmentation des niveaux d’enképhaline suivant un traitement chronique avec l’halopéridol. Nous avons ensuite démontré la liaison in vitro de Nur77 sur un élément de réponse présent dans le promoteur proximal de la proenképhaline, le peptide précurseur de l’enképhaline. Ces résultats supportent l’hypothèse que Nur77, en combinaison avec RXR, pourrait participer à la régulation transcriptionnelle des neuropeptides dans le striatum et donc contribuer à la neuroadaptation du système dopaminergique suivant un traitement aux antipsychotiques typiques. / Neuropeptides (enkephalin and neurotensin) are modulators of dopaminergic system. In the rodent’s striatum, antipsychotic drugs strongly modulate their mRNA levels. For exemple, haloperidol (D2 receptor antagonist) increases their mRNA levels in the striatum, a central structure of dopaminergic system that control locomotor activity. Since haloperidol is associated with many motor side effects, it is likely that neuropeptides modulation is a compensatory mechanism to restore the dopaminergic system homeostasis after D2 receptor blockade. However, molecular mechanism of this transcriptional regulation is not well understood. Nur77 is a transcription factor of the orphan nuclear receptor family that acts as an immediate early gene. In the striatum, its mRNA level is strongly increased following haloperidol treatment. Several evidences suggest that Nur77 is involved in neuropeptides transcriptional modulation. Nur77 can form functional heterodimers with retinoid X receptor (RXR). In agreement with a transcriptional activity of Nur77/RXR complex, RXR agonist (DHA) decreases while the RXR antagonist (HX531) exacerbates acute and chronic motor side effects of haloperidol treatment in wild type mice but remain without effect in Nur77 knockout mice. Our work shows that RXR antagonist (HX531) significantly reduced the increased levels of enkephalin following chronic treatment with haloperidol. We have set up the EMSA (electro-mobility shift assay) to demonstrate the in vitro binding of Nur77 on a responsive element from proenkephalin’s proximal promotor. These results support the hypothesis that Nur77 could be involve in transcriptional modulation of neuropeptides in the striatum and thus, contribute to neuroadaptation of dopaminergic system after treatment with typical antipsychotic drugs.

Dans le système nerveux central, la dopamine joue un rôle crucial dans de nombreuses fonctions physiologiques telles que : l’apprentissage, le mouvement volontaire, la motivation, la cognition et la production hormonale. Il a été aussi démontré que le système de signalisation dopaminergique est altéré dans plusieurs maladies neurologiques et psychiatriques comme la maladie de Parkinson et la schizophrénie. Des études, effectuées dans le laboratoire du Dr.Daniel Lévesque (laboratoire d’accueil), ont montré que les récepteurs nucléaires Nur77 (NR4A1, NGFI-B) et RXRγ (retinoid X receptors γ) sont impliqués dans la régulation des effets de la dopamine dans le système nerveux central. De plus, ces données suggèrent que le complexe Nur77 et RXR joueraient un rôle crucial dans l’effet des médicaments antipsychotiques et antiparkinsoniens. Toutefois, très peu de médicaments ciblant Nur77 ont été identifiés à ce jour et les médicaments agissant sur RXRγ restent mal caractérisés. En outre, les analyses actuellement disponibles ne peuvent pas résumer la complexité des activités des NRs et génèrent des mesures indirectes des activités des drogues. Afin de mieux comprendre comment est régulée l’interaction Nur77/RXRγ dans ces processus, mon projet a été de mettre au point un essai BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer) et PCA-BRET (Protein Complementation Assay-BRET) basé sur le recrutement d'un motif mimant un co-activateur fusionné avec la YFP. Nos différents essais ont été validés par courbes dose-réponse en utilisant différents composés RXR . Les EC50 (concentration efficace médiane, qui permet de mesurer l'efficacité d'un composé) obtenues étaient très semblables aux valeurs précédemment rapportées dans la littérature. Nous avons aussi pu identifier un composé le SR11237 (BMS649) qui semble posséder une sélectivité pour le complexe Nur77/RXRγ par rapport aux complexes Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Nos résultats indiquent que ces essais de BRET peuvent être utilisés pour évaluer la sélectivité de nouveaux composés pour les complexes Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ et RXRγ /RXRγ. Un autre aspect de mon projet de doctorat a été de mettre en évidence par BRET l’importance de la SUMOylation dans la régulation de l'activité de Nur77 dans sa forme monomèrique, homodimèrique et hétérodimèrique. Nous avons ainsi identifié que Nur77 recrute principalement SUMO2 sur sa lysine 577. Il est intéressant de noté que le recrutement de la SUMO2 à Nur77 est potentialisé en présence de la SUMO E3 Ligase PIASγ. Aussi, la perte de la SUMOylation sur la lysine 577 entraîne l'incapacité de Nur77 de recruter divers motifs de co-activation mais pas pour ses formes homo- et hétérodimèrique. Cependant, la présence de PIASγ ne potentialise pas le recrutement du co-activateur, suggérant que cette SUMO E3 Ligase est seulement impliqué dans le processus de recrutement de la SUMO mais pas dans celui du co-activateur. Nous avons ainsi déterminé une nouvelle modification post-traductionnelle sur Nur77 régulant spécifiquement son activité monomérique Ces projets pourraient donc apporter de nouvelles données cruciales pour l’amélioration du traitement de la maladie de Parkinson ou de la schizophrénie, ainsi que d'obtenir une meilleure compréhension sur les mécanismes permettant la régulation de la fonction de Nur77 / In the central nervous system, dopamine plays a critical role in many physiological functions such as learning, voluntary movement, motivation, cognition and hormone production. It was also shown that the dopamine signaling system is altered in many neurological and psychiatric disorders like Parkinson's disease and schizophrenia. Studies conducted in the laboratory of Dr. Daniel Lévesque (host laboratory) have shown that nuclear receptors Nur77 (NR4A1, NGFI-B) and RXRγ (retinoid X receptor γ isoform) are involved in the regulation of dopamine effects. These data suggest that the Nur77/RXR complex plays a crucial role in the effect of antipsychotic and anti-parkinsonian drugs. However, very few drugs targeting Nur77 have been identified to date and drugs acting at RXRγ remain poorly characterized. Furthermore, currently available tests cannot recapitulate the complexity of nuclear receptor activities and generate indirect measures of drug activities. To better understand Nur77/RXRγ complex activity we developed a new and original Bioluminescence Resonance Energy Transfer (BRET)-luciferase Protein Complementation Assay (PCA) based on the recruitment of a co-activator motif fused with YFP. The assays have been validated by dose-response curves using different RXR compounds. EC50 obtained were very similar to the values previously reported in the literature. We were also able to identify a compound, SR11237 (BMS649), which appears to have specificity for the complex Nur77/RXRγ compared to Nurr1/RXRγ and RXRγ/RXRγ. Our results indicate that these BRET assays can be used to evaluate the selectivity of compounds at Nur77/RXRγ, Nurr1/RXRγ or RXRγ/RXRγ complexes. Another aspect of my PhD project was to better understand how Nur77 activity is regulated by post-translational modifications. We were able to highlight the importance of Nur77 SUMOylation in the activity of monomeric, homodimer and heterodimer forms of Nur77 using various BRET assays. We identified that Nur77 preferentially recruits SUMO2 mainly on its lysine 577 residue. It is interesting to note that SUMO2 recruitment by Nur77 is potentiated in the presence of SUMO E3 ligase PIAS4 (PIASγ). Also, the loss of SUMOylation on lysine 577 strongly reduced co-activator motif recruitment by monomeric form of Nur77, but not for homo- and hetero-dimer complexes. However, PIAS4 by itself does not potentiate co-activator recruitment, suggesting that this SUMO E3 ligase is only involved in the recruitment process of SUMO, but not in the co-activator recruitment. Thus, we identified a new post-translational modification on Nur77 that specifically regulates its monomeric activity. These results provide critical new data that will help to identify new compounds targeting selective nuclear receptor complexes (Nur77/RXR) that may improve the treatment of Parkinson's disease and schizophrenia, as well as to get a better understanding of the mechanisms regulating the activity of Nur77.

Certains neuropeptides (enképhaline et neurotensine) sont des modulateurs du système dopaminergique. Chez les rongeurs, le traitement avec l’antipsychotique typique halopéridol (antagoniste des récepteurs D2), augmente fortement leurs niveaux d’ARNm dans le striatum, une structure centrale du système dopaminergique qui contrôle l’activité locomotrice. Comme l’halopéridol est associé avec de nombreux effets secondaires moteurs, on peut penser que la modulation des neuropeptides est possiblement un mécanisme d’adaptation visant à rétablir l’homéostasie du système dopaminergique après le blocage des récepteurs D2. Cependant, le mécanisme moléculaire de cette régulation transcriptionnelle n’est pas bien compris. Nur77 est un facteur de transcription de la famille des récepteurs nucléaires orphelins qui agit en tant que gène d’induction précoce. Le niveau de son ARNm est aussi fortement augmenté dans le striatum suivant un traitement avec halopéridol. Plusieurs évidences nous suggèrent que Nur77 est impliqué dans la modulation transcriptionnelle des neuropeptides. Nur77 peut former des hétérodimères fonctionnels avec le récepteur rétinoïde X (RXR). En accord avec une activité transcriptionnelle d’un complexe Nur77/RXR, l’agoniste RXR (DHA) réduit tandis que l’antagoniste RXR (HX531) augmente les troubles moteurs induits par un traitement chronique à l’halopéridol chez les souris sauvages tandis que ces ligands pour RXR n’ont aucun effet chez les souris Nur77 nulles. Nos travaux ont révélé que l’antagoniste RXR (HX531) réduit l’augmentation des niveaux d’enképhaline suivant un traitement chronique avec l’halopéridol. Nous avons ensuite démontré la liaison in vitro de Nur77 sur un élément de réponse présent dans le promoteur proximal de la proenképhaline, le peptide précurseur de l’enképhaline. Ces résultats supportent l’hypothèse que Nur77, en combinaison avec RXR, pourrait participer à la régulation transcriptionnelle des neuropeptides dans le striatum et donc contribuer à la neuroadaptation du système dopaminergique suivant un traitement aux antipsychotiques typiques. / Neuropeptides (enkephalin and neurotensin) are modulators of dopaminergic system. In the rodent’s striatum, antipsychotic drugs strongly modulate their mRNA levels. For exemple, haloperidol (D2 receptor antagonist) increases their mRNA levels in the striatum, a central structure of dopaminergic system that control locomotor activity. Since haloperidol is associated with many motor side effects, it is likely that neuropeptides modulation is a compensatory mechanism to restore the dopaminergic system homeostasis after D2 receptor blockade. However, molecular mechanism of this transcriptional regulation is not well understood. Nur77 is a transcription factor of the orphan nuclear receptor family that acts as an immediate early gene. In the striatum, its mRNA level is strongly increased following haloperidol treatment. Several evidences suggest that Nur77 is involved in neuropeptides transcriptional modulation. Nur77 can form functional heterodimers with retinoid X receptor (RXR). In agreement with a transcriptional activity of Nur77/RXR complex, RXR agonist (DHA) decreases while the RXR antagonist (HX531) exacerbates acute and chronic motor side effects of haloperidol treatment in wild type mice but remain without effect in Nur77 knockout mice. Our work shows that RXR antagonist (HX531) significantly reduced the increased levels of enkephalin following chronic treatment with haloperidol. We have set up the EMSA (electro-mobility shift assay) to demonstrate the in vitro binding of Nur77 on a responsive element from proenkephalin’s proximal promotor. These results support the hypothesis that Nur77 could be involve in transcriptional modulation of neuropeptides in the striatum and thus, contribute to neuroadaptation of dopaminergic system after treatment with typical antipsychotic drugs.